An Autonomous Underwater Vehicle (AUV) operating closer to a larger vessel experiences significant hydrodynamic forces requiring an adaptive control mechanism to maintain acceptable trajectory. It is therefore important that the designer understands the hydrodynamic characteristics of the vehicle in this scenario in order to develop appropriate control algorithms to deal with its dynamic behaviour. This requires developing simulations of the vehicle’s behaviour close to the larger vessel, the control algorithms, and the dynamic interface between the two. This paper presents a method to generate a complete hydrodynamic model of underwater vehicles using the Computational Fluid Dynamics (CFD) code ANSYS CFX, which can then be interfaced with the vehicle’s control algorithms within a simulation environment. The essential aspect of the method is the re-mesh approach, where the mesh deforms locally around the bodies using an Arbitrary Lagrangian-Eulerian form of the governing fluid equations and re-meshes when the deformation significantly compromises the quality of the mesh. This overcomes the motion limitations imposed by a pure deforming mesh approach. Preliminary work to validate the method is based on two smooth spheres moving relative to each other. It is found that this method is able to adequately simulate the fluid behaviour around the bodies. The paper also describes the future work focused on a 6 degrees-of-freedom (6-DOF) AUV modelled in CFD to obtain its hydrodynamic behaviour to be interfaced to the control system within MATLAB. ; Một phương tiện ngầm tự hành (AUV) hoạt động gần tới một tầu lớn hơn chịu ảnh hưởng các lực thủy động học đáng kể cần một cơ cấu điều khiển thích nghi để duy trì quỹ đạo chuyển động ở mức cho phép. Do vậy điều quan trọng là người thiết kế biết được các đặc tính thủy động học của phương tiện ngầm trong tình huống này để có thể phát triển các thuật toán điều khiển thích hợp với động thái của nó. Điều này đòi hỏi việc phát triển các mô phỏng động thái của phương tiện ngầm khi hoạt động gần một tầu lớn hơn, các thuật toán điều khiển và tương tác động học giữa hai vật thể. Bài báo này trình bày phương pháp tạo ra một mô hình thủy động học trọn vẹn của các phương tiện ngầm sử dụng phần mềm ANSYS CFX gói mã Động học Chất lỏng Tính toán (CFD), và có thể tương tác mô hình này với các thuật toán điều khiển phương tiện ngầm trong môi trường mô phỏng. Điểm chính yếu của phương pháp là cách tái thiết lập mạng tại đó mạng biến dạng cục bộ xung quanh các vật thể dùng phương trình chất lỏng mô tả có dạng Lagrangian-Eulerian tự chọn và tái thiết lập mạng khi sự biến dạng có ảnh hưởng rất đáng kể đến chất lượng của mạng. Phương pháp này khắc phục được những hạn chế gây ra bởi phương pháp biến dạng mạng thuần túy. Việc đánh giá phương pháp sơ bộ ban đầu được dựa trên hai mặt trơn tru chuyển động tương đối với nhau. Qua đó cho thấy phương pháp này có thể mô phỏng đầy đủ động thái chất lỏng xung quanh các vật thể. Bài báo này cũng trình bày các công việc tiếp theo tập trung vào một phương tiện ngầm sáu bậc tự do (6-DOF) được mô hình hóa trong phần mềm CFD để thu được động thái thủy động học tương tác với hệ thống điều khiển trong môi trường MATLAB.
Computational fluid dynamics re-mesh method to generating hydrodynamic models for maneuvering simulation of two submerged bodies in relative motion ; Sử dụng phương pháp tái lập mạng động học chất lỏng tính toán (CPD) tạo các mô hình thủy động học để mô phỏng điều động hai vật thể ngầm chuyển động tương đới với nhau.
2012-05-03
doi:10.15625/1813-9663/27/4/600
Journal of Computer Science and Cybernetics; Vol 27, No 4 (2011); 353-362 ; Tạp chí Tin học và Điều khiển học; Vol 27, No 4 (2011); 353-362 ; 1813-9663 ; 1813-9663 dg
Article (Journal)
Electronic Resource
English , Vietnamese
DDC: | 629 |
Thiet bi do luong dao dong va canh bao an toan chuyen dong doan tau
British Library Conference Proceedings | 1994
|Thuat toan xac dinh cac tham so va dac tinh toi uu cua dong co khong dong bo dien dung
British Library Conference Proceedings | 1994
|Ve mot phuong phap tong hop cac he dieu khien tu dong phat hien sai
British Library Conference Proceedings | 1994
|Nghien cuu ung dung ky thuat tu dong hoa vao he thong lai tu dong tau thuy
British Library Conference Proceedings | 1994
|Ve mot thuat toan danh gia bac he dong luc tuyen tinh
British Library Conference Proceedings | 1994
|